本發(fā)明涉及黑液中提取木質(zhì)素的領(lǐng)域，具體涉及一種黑液中提取木質(zhì)素的方法。

背景技術(shù)：

木質(zhì)素(1ignin)是一種天然的多羥基芳香類化合物，在木材和草類植物中大量存在，它和纖維素、半纖維素均系植物的主要構(gòu)成成分。木質(zhì)素作為第二大可再生資源，在地球上的產(chǎn)量僅次于纖維素。以木質(zhì)素為原料通過溶解裂解過程生產(chǎn)生物質(zhì)能源、有機(jī)化工原料及木質(zhì)素的改性是近年來的研究和開發(fā)熱點(diǎn)。木質(zhì)素是自然界中唯一能大量提供可再生芳香基化合物的非石油資源，用其來制備高附加值化學(xué)品是提高生物質(zhì)資源利用效率的關(guān)鍵。由其開發(fā)的高附加值產(chǎn)品將大大提高從可循環(huán)利用生物質(zhì)生產(chǎn)能源的經(jīng)濟(jì)性。在現(xiàn)代化的造紙廠，造紙廢液中的木質(zhì)素及半纖維素被燒掉以回收堿和部分熱能，只有很小的部分被用于其他商業(yè)目的。如能有效地利用這部分木質(zhì)素，不僅可以減輕環(huán)境污染；而且可以開發(fā)生產(chǎn)能源。從制漿黑液中提取出的木質(zhì)素以及衍生物在化工、農(nóng)業(yè)、水泥與混凝土、塑料和高分子材料等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

造紙業(yè)是我國的重污染行業(yè)，其中最重要的原因就是造紙黑液的處理。通常情況下，企業(yè)對黑液治理一般采用兩種方法：一種是對黑液進(jìn)行濃縮焚燒；另一種是利用黑液開發(fā)木質(zhì)素產(chǎn)品。前種方法黑液經(jīng)濃縮燃燒，雖然能回收黑液中的堿和部分熱值，但對堿木質(zhì)素來說卻是一種低值利用方式，且設(shè)備投資大、耗能高。后一種方法通過對堿木素進(jìn)行化學(xué)改性，開發(fā)木質(zhì)素化工產(chǎn)品，提高其高附加值，是合理利用堿木質(zhì)素的好方法，同時(shí)也是大規(guī)模利用造紙黑液、緩解并最終根除造紙黑液污染的根本出路。

經(jīng)檢索有關(guān)提取木質(zhì)素方法的中國專利文獻(xiàn)也有一些，如下：

1、中國專利<申請?zhí)?gt; 201310082509.0<發(fā)明名稱>一種利用造紙黑液制備木質(zhì)素的方法<申請人>浙江捷發(fā)科技有限公司<地址>浙江省紹興市紹興濱海新城瀝海鎮(zhèn)海濱大道299號207室<發(fā)明人>邵國標(biāo)<摘要>本發(fā)明公開了一種利用造紙黑液制備木質(zhì)素的方法，以造紙黑液為原料，對造紙黑液進(jìn)行預(yù)處理，除去水不溶性顆粒和纖維狀雜質(zhì)；再利用膜處理除去小于木質(zhì)素分子量的有機(jī)物，得到濃縮液；然后對濃縮液中進(jìn)行酸析處理，得到大分子粗木質(zhì)素沉淀；最后經(jīng)除鹽除去酸析所產(chǎn)生的無機(jī)鹽，即得高純度木質(zhì)素。本發(fā)明的方法其收率不受原料黑液濃度變化的影響，分離提取木質(zhì)素純度高，分子量大小較均一，雜質(zhì)去除率高，經(jīng)磺化縮合制得的改性木質(zhì)素磺酸鈉分散劑應(yīng)用性能得到顯著提高。

2、中國專利<申請?zhí)?gt; 200880127214.8<發(fā)明名稱>從黑液分離木質(zhì)素的方法、木質(zhì)素產(chǎn)品及木質(zhì)素產(chǎn)品在燃料或材料制造中的應(yīng)用<申請人>李諾布斯特公司<地址>瑞典哥特堡<發(fā)明人>弗里德里克·厄曼，漢斯·特連德，佩爾·托馬尼，彼得·阿克塞高<摘要>本發(fā)明涉及在控制制漿廠中鈉和硫的平衡的同時(shí)從黑液中分離木質(zhì)素的方法。還涉及由此方法獲得的木質(zhì)素產(chǎn)品或中間木質(zhì)素產(chǎn)品。本發(fā)明還涉及木質(zhì)素產(chǎn)品或中間木質(zhì)素產(chǎn)品在制備燃料（固體、氣體或液體）或材料中的應(yīng)用。所述方法包括以下步驟：(1)利用酸將木質(zhì)素沉淀，然后將其過濾，(2)將濾餅再懸浮，(3)過濾，形成第二濾餅，和(4)回收濾液，用于前述步驟中的清洗和懸浮。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，用在回收鍋爐中生成的富含硫酸鈉的ESP粉塵清洗沉淀的木質(zhì)素。

3、中國專利<申請?zhí)?gt;98100904.2<發(fā)明名稱>造紙黑液中木質(zhì)素和堿雙回收<申請人>劉平<地址>河南省安陽市光輝路26號<發(fā)明人>劉平<摘要>本發(fā)明涉及一種造紙黑液污染治理和綜合利用的方法，特別是高濃度造紙黑液中木質(zhì)素和堿雙回收的方法和裝置。它包括黑液的高濃度提取，用二氧化硫煙氣閃蒸黑液，在噴射鼓泡吸收器中用二氧化硫酸析分離木質(zhì)素和苛化回收堿液四大步驟。本發(fā)明通過解決高濃度黑液木質(zhì)素酸析問題，使回收的堿濃度提高達(dá)到回用要求，即克服了傳統(tǒng)堿回收能耗大，投資大，效益差的頑癥，又充分回收了黑液中的資源，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

4、中國專利<申請?zhí)?gt;201510561740.7<發(fā)明名稱> 一種由造紙黑液提取分離木質(zhì)素的裝置及方法<申請人>武漢凱比思電力設(shè)備有限公司<地址>湖北省武漢市東湖高新技術(shù)開發(fā)區(qū)光谷大道特1號國際企業(yè)中心文昌樓A座402<發(fā)明人>許俊鴻，呂新璐<摘要>本發(fā)明涉及造紙廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種由造紙黑液提取分離木質(zhì)素的裝置及方法。本發(fā)明的由造紙黑液提取分離木質(zhì)素的裝置及方法利用堿回收鍋爐尾氣中的CO₂、SO₂等酸性氣體對黑液進(jìn)行處理使木質(zhì)素以沉淀形式析出，雖然對于整個(gè)制漿系統(tǒng)產(chǎn)生的氮、硫的脫除沒有實(shí)質(zhì)上的幫助，但能使一部分氮、硫氧化物部分停留在木質(zhì)素提取系統(tǒng)，從而緩解了尾氣處理的負(fù)荷，達(dá)到“以廢治廢”的效果，同時(shí)整個(gè)制漿系統(tǒng)并未引入新的雜質(zhì)，生產(chǎn)工藝不需做太大調(diào)整。

5、中國專利<申請?zhí)?gt;200910077742.3<發(fā)明名稱>造紙黑液中提取木質(zhì)素的方法<申請人>北京嘉禾木科技有限公司<地址>北京市海淀區(qū)北太平莊路18號城建大廈A1108室<發(fā)明人>宋玉軍，吳勇<摘要>發(fā)明涉及造紙黑液中提取木質(zhì)素的方法。造紙黑液的無污染利用是困擾造紙工業(yè)發(fā)展的難題。本發(fā)明將造紙黑液進(jìn)行pH調(diào)節(jié)至8-10，通過預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)處理，除去大的懸浮顆粒和膠體雜質(zhì)；預(yù)處理系統(tǒng)為一過濾精度為100到300目范圍的機(jī)械振動(dòng)篩過濾器或袋式過濾器，以及一個(gè)截留分子量為20萬-50萬范圍經(jīng)過改性后的分離膜；改性分離膜材料經(jīng)過本體接枝改性、表面接枝改性或合金化改性；經(jīng)過二級或二級以上分離膜進(jìn)行精濾，各級分離膜的截留分子量從150到50000不等。該發(fā)明產(chǎn)品中純木質(zhì)素含量不小于55%，濃縮提純后可高達(dá)90.O%以上；耐溫可達(dá)130℃以上；表觀灰分含量可小于5%；并可調(diào)節(jié)分子量大小和分布，生產(chǎn)不同品質(zhì)的木質(zhì)素產(chǎn)品；同時(shí)可以做到水的充分循環(huán)利用。

從公開的技術(shù)文獻(xiàn)中，可知，從造紙廢液中提取木質(zhì)素的傳統(tǒng)方法是酸析法。酸析法是提取木質(zhì)素的有效方法，它主要是使堿木質(zhì)素中的鈉離子用酸中的氫離子來取代，以便使堿木質(zhì)素再次成為不溶性的沉淀物，能夠通過過濾等方法從制漿造紙黑液中分離提取出木質(zhì)素。還有用有機(jī)膜超濾法直接從黑液中提取木質(zhì)素。

酸析法的優(yōu)點(diǎn)是投資低，操作簡單，缺點(diǎn)是酸性廢水量大，環(huán)保處理成本高，木質(zhì)素產(chǎn)品純度低，只能作為低端應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種既節(jié)能，同時(shí)又可以提高木質(zhì)素提取能力，降低投資和制造成本，減少污染排放量和污染負(fù)荷的節(jié)能環(huán)保、連續(xù)提取的黑液中提取木質(zhì)素的方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述本發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案為：

一種黑液中提取木質(zhì)素的方法，所述方法包括以下步驟：

（1）窯爐煙氣凈化，將窯爐煙道氣經(jīng)三級爐氣凈化塔除塵、除雜，凈化后，再經(jīng)爐氣鼓風(fēng)機(jī)將潔凈的CO₂氣體通過管道分別壓入碳化槽組中的各級碳化槽內(nèi)底部，潔凈的CO₂氣體由碳化槽內(nèi)底部冒出；

（2）黑液預(yù)處理，將制漿車間送來的混合黑液連續(xù)送入碳化槽組，混合黑液在碳化槽組中經(jīng)一級至高級的順序進(jìn)行逐級遞增溢流，碳化槽內(nèi)通過攪拌器進(jìn)行不間斷均勻攪拌黑液，同時(shí)將潔凈的CO₂氣體分別壓入各級的碳化槽中，與槽內(nèi)的黑液充分混合，進(jìn)行碳酸化，最后一級碳化槽內(nèi)碳酸化反應(yīng)達(dá)到pH=9～7，停止壓入對應(yīng)級碳化槽內(nèi)的CO₂氣體，最后一級碳化槽內(nèi)的液體從溢流口溢流入半成品儲(chǔ)槽，制得碳化黑液，備用；

（3）膜過濾，將步驟（2）中制得的碳化黑液通過泵送入膜過濾系統(tǒng)，碳化黑液通過膜過濾系統(tǒng)制得膜截留液和濾出液，膜截留液送至酸化槽；濾出液送至制漿回用或蒸發(fā)處理；

（4）酸析木素，將濃硫酸加入步驟（3）中的酸化槽內(nèi)進(jìn)行酸化，邊加入濃硫酸邊均勻攪拌，在酸化達(dá)到pH= 3～4后停止加酸，制得酸化黑液，將酸化黑液送至酸析木素陳化槽，制得酸析木素液；再將酸析木素液送至壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，制得酸析木素液和酸濾出液；酸濾出液送回一級碳化槽，酸析木素液送至磺化再送入干燥系統(tǒng)或直接送至干燥系統(tǒng)；

（5）干燥酸析木素液，酸析木素液送入干燥系統(tǒng)的空心槳葉干燥機(jī)進(jìn)行干燥，木素干燥成粉狀后，冷卻，包裝，即制得木質(zhì)素產(chǎn)品。

以上所述碳化槽包括槽體和攪拌器，攪拌器豎直安裝于槽體的中心，所述槽體的頂端面上設(shè)有煙氣進(jìn)口，靠近槽體頂端面上設(shè)有黑液進(jìn)口和黑液出口，槽體下半段設(shè)有排污口。

以上所述黑液進(jìn)口、煙氣進(jìn)口、黑液出口和排污口上均設(shè)有法蘭盤組。

以上所述法蘭盤組為兩片法蘭盤組成。

以上所述攪拌器包括電動(dòng)機(jī)、變速器、轉(zhuǎn)動(dòng)軸和葉輪；電動(dòng)機(jī)與變速器連接，變速器與轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接，轉(zhuǎn)動(dòng)軸上固定安裝有葉輪。

以上所述膜過濾系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有膜元件和膜組件，所述的膜元件為多孔無機(jī)陶瓷，設(shè)計(jì)通量選取50～100LMH；所述的膜組件采用串并碳化硅陶瓷。

以上所述膜截留液為濃截留液。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步：

1、本發(fā)明能有效利用窯爐煙氣對制漿廢液進(jìn)行預(yù)處理，降低pH值，節(jié)約酸耗，充分發(fā)揮碳化硅無機(jī)膜的特長，因此有效的節(jié)約了能耗，減少酸性廢水排放，適合大規(guī)模生產(chǎn)；

2、本發(fā)明的膜過濾系統(tǒng)中膜組件可在高濃度、高濃縮倍數(shù)下操作，節(jié)能效率高，大大減少污染排放；

3、本發(fā)明所采用的提取工藝流程比傳統(tǒng)提取木質(zhì)素方法提高木質(zhì)素得率10-15%，增加產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量，由于提高濃縮倍數(shù)，耗酸量僅為傳統(tǒng)方法的十分之一；

4、本發(fā)明高濃補(bǔ)充酸析木質(zhì)素降低了能耗和酸耗，無酸性廢水排放，減少后續(xù)干燥能耗；

5、本發(fā)明連續(xù)化木質(zhì)素提取工藝，兼有酸析法和膜法的特點(diǎn)，使流程簡單，操作步驟簡化，因此新建項(xiàng)目的投資低，特別適用于大型項(xiàng)目；

6、本發(fā)明對各種纖維原料的木質(zhì)素提取適應(yīng)性強(qiáng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種黑液中提取木質(zhì)素的方法的工藝流程示意圖。

圖2為碳化槽的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為攪拌器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為煙氣凈化的工藝流程示意圖。

圖5為黑液預(yù)處理工藝流程示意圖。

圖6為膜過濾工藝流程示意圖。

圖7為補(bǔ)充酸析工藝流程示意圖。

圖8為干燥包裝工藝流程示意圖。

圖中元件名稱及序號為：槽體1，黑液進(jìn)口2，煙氣進(jìn)口3，電動(dòng)機(jī)4，變速器5，黑液出口6，排污口7，法蘭盤組8，轉(zhuǎn)動(dòng)軸9，葉輪10。

具體實(shí)施方式

結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

參看圖1-4所示，一種黑液中提取木質(zhì)素的方法，所述方法包括以下步驟：

（1）窯爐煙氣凈化，將窯爐煙道氣經(jīng)三級爐氣凈化塔除塵、除雜，凈化后，再經(jīng)爐氣鼓風(fēng)機(jī)將潔凈的CO₂氣體通過管道分別壓入碳化槽組中的各級碳化槽內(nèi)底部，潔凈的CO₂氣體由碳化槽內(nèi)底部冒出；

（2）黑液預(yù)處理，將制漿車間送來的混合黑液連續(xù)送入碳化槽組，混合黑液在碳化槽組中經(jīng)一級至高級的順序進(jìn)行逐級遞增溢流，碳化槽內(nèi)通過攪拌器進(jìn)行不間斷均勻攪拌黑液，同時(shí)將潔凈的CO₂氣體分別壓入各級的碳化槽中，與槽內(nèi)的黑液充分混合，進(jìn)行碳酸化，最后一級碳化槽內(nèi)碳酸化反應(yīng)達(dá)到pH=9～7，停止壓入對應(yīng)級碳化槽內(nèi)的CO₂氣體，最后一級碳化槽內(nèi)的液體從溢流口溢流入半成品儲(chǔ)槽，制得碳化黑液，備用；

（3）膜過濾，將步驟（2）中制得的碳化黑液通過泵送入膜過濾系統(tǒng)，碳化黑液通過膜過濾系統(tǒng)制得膜截留液和濾出液，膜截留液送至酸化槽；濾出液送至制漿回用或蒸發(fā)處理；

（4）酸析木素，將濃硫酸加入步驟（3）中的酸化槽內(nèi)進(jìn)行酸化，邊加入濃硫酸邊均勻攪拌，在酸化達(dá)到pH= 3～4后停止加酸，制得酸化黑液，將酸化黑液送至酸析木素陳化槽，制得酸析木素液；再將酸析木素液送至壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，制得酸析木素液和酸濾出液；酸濾出液送回一級碳化槽，酸析木素液送至磺化再送入干燥系統(tǒng)或直接送至干燥系統(tǒng)；

（5）干燥酸析木素液，酸析木素液送入干燥系統(tǒng)的空心槳葉干燥機(jī)進(jìn)行干燥，木素干燥成粉狀后，冷卻，包裝，即制得木質(zhì)素產(chǎn)品。

以上所述碳化槽包括槽體1和攪拌器，攪拌器豎直安裝于槽體1的中心，所述槽體1的頂端面上設(shè)有煙氣進(jìn)口3，靠近槽體1頂端面上設(shè)有黑液進(jìn)口2和黑液出口6，槽體1下半段設(shè)有排污口7；所述黑液進(jìn)口2、煙氣進(jìn)口3、黑液出口6和排污口7上均設(shè)有法蘭盤組8；所述法蘭盤組8為兩片法蘭盤組成。

以上所述攪拌器包括電動(dòng)機(jī)1、變速器5、轉(zhuǎn)動(dòng)軸9和葉輪10；電動(dòng)機(jī)1與變速器5連接，變速器5與轉(zhuǎn)動(dòng)軸9連接，轉(zhuǎn)動(dòng)軸9上固定安裝有葉輪10。

以上所述膜過濾系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有膜元件和膜組件，所述的膜元件為多孔無機(jī)陶瓷，設(shè)計(jì)通量選取50～100LMH；所述的膜組件采用串并碳化硅陶瓷。